Beton Üretiminin Evrimi ve Geleceği

Çimento bazlı malzemeler çok uzun zamandır hayatımızda ve antik Romalılar, volkanik puzolanları kullanarak bu malzemeleri ilk kez etkin bir şekilde değerlendiren mühendisler olarak sıkça anılır. 1700’ler ve 1800’ler boyunca İngiltere ve Fransa’da kayda değer gelişmeler yaşandı. Sonuçta, Dorset, İngiltere’deki Portland Adası’ndan adını alan Portland çimentosu, modern altyapının en temel malzemesi olan betonun kilit bileşeni olarak dünyada baskın hâle geldi. Hazır beton tesislerinin, en yüksek kaliteli betonu ürettiği ve artık üretim süreçlerinin dozaj sistemleriyle kontrol edildiği tartışmasızdır.

Modern hazır beton’un doğuşu

Talihsizlik genellikle fırsat yaratır. II. Dünya Savaşı’nın yıkımı, altyapının yeniden inşasını birçok Avrupa ve Asya ülkesinde ulusal bir öncelik hâline getirdi. Aynı dönemde, ABD Başkanı Eisenhower’ın ulaşım vizyonu, devasa bir altyapı ihtiyacı doğurdu ve bu, ABD’nin karayolu sisteminin inşasını gerektirdi. Avrupa’daki yarı-devletleştirilmiş hazır beton üreticileri dev şirketler yaratırken, serbest piyasa odaklı ABD’de ise ülke genelinde binlerce yeni şirket ortaya çıktı.

Talep baskısı, betonu büyük ölçüde yerinde karışım yönteminden kamyonlarla teslim edilen hazır betona dönüştürdü. Bu durum, merkezi üretim sayesinde yapısal kalite kontrolünde de iyileşmelere yol açtı ancak üretim, materyal akışını kapaklar ve valfler aracılığıyla kontrol etmek için kolları güçlü insanlar tarafından kadranlar, tekerlekler ve kollarla yapılırdı.

1960’lar ve 70’lerin başlarında katı hal transistörlerin gelişmesiyle birçok endüstri bu fırsatı değerlendirerek operasyonlarını iyileştirmek için bilgisayarları kullanmaya başladı. Alkon Corp., tamamen elektronik kart okuma özellikli ilk tesis dozaj sistemlerinden birini yarattı. Bu sistem yaklaşık 76 x 127 cm büyüklüğündeydi. Karışım tasarımında belirtilen malzeme ağırlıkları ile delinmiş plastik kartlar, kapakları ve valfleri kontrol eden makineye yerleştirilerek bir karışım üretildi.

Çığır Açan 1: Masaüstü bilgisayarlar/spectrum

1982 yılında, Intel 80286 16-bit mikroişlemcisi (diğer adıyla 286) dünyayı salladı ve güçlü cihazları insanların masalarına yerleştirerek bilgisayarları yaygınlaştırdı. Erken yenilikçiler, dozaj bilgisayarları için 286’ya geçiş yaptı. Bu bilgisayarlar, uç cihazları çalıştırmak için özel bağlantı kutuları ve manuel istasyonlar aracılığıyla tesisle entegre edildi; en yaygın olanı Alkon Spectrum’du. Bu bilgisayarlar, malzeme üreticisinin sahip olduğu tek bilgisayarlar arasında yer alıyordu.

Hazır betonun gerçek zamanlı doğası, hızlı dozajlamayı gerektirir ve üretilen birim başına maliyeti düşürür. Daha güçlü bilgisayarlar, hız için en zor sorun olan, hedefe ulaşmak için malzeme akışını kontrol eden kapak ve valflerin açılma süresinin ayarlanmasını sağladı. Bilgisayar, önceki tartımlardaki doğruluğu kısa bir süre izler ve bir sonraki malzeme tartım süresi için ince ayar yapardı.

1970’lerin sonlarından 1980’lerin sonuna kadar, ABD hazır beton endüstrisi büyük bir konsolidasyon yaşadı ve bu da daha fazla kamyon, tesis, karışım, teklif vb. işlevselliğini koordine etme ihtiyacını doğurdu. Bu, mikroişlemci tabanlı dozaj sistemine satış, lojistik, kalite kontrol ve çok daha fazlası için işlevsellik eklenmesine yol açtı ve bu da sistemi “mini-dispatch” olarak adlandırılabilecek bir yapıya itti.

Çığır açan mobil teknoloji

2000’lerin başında, ağ teknolojisinde önemli ilerlemeler yaşandı ve bu da hizmet olarak yazılım (SaaS) ve bulut bilişime yol açtı. Bilgisayar çip teknolojisinde kaydedilen büyük ilerlemelerle birlikte, SaaS ve bulut bilişim, nihayetinde 2008’de iPhone’un piyasaya sürülmesini sağlayan mobil el cihazlarına doğrudan yol açtı. Apple’ın bu lansmanı, 30 yıl içindeki dünyanın ikinci büyük çığır açıcı olayı olarak kabul edildi ancak, riskten kaçınan, maliyet odaklı hazır beton endüstrisi, SaaS ve buluta geçişi talep etmedi.

Çığır açan yapay zekâ (AI)

Piyasada ciddi rekabet yaratacak yeni dozajlama çözümleri ortaya çıktı; bunlardan bazıları, modern ve genel olarak mevcut PLC’lere (programlanabilir lojik kontrolörler) dayalı, daha maliyet verimli platformları kullanıyordu. 2010’ların sonlarında, çip teknolojisindeki ek gelişmeler, dünyayı bir kez daha sarsan yapay zekanın uygulanabilir hâle gelmesini sağladı. Yapay zekânın dozajlamada sağladığı en önemli kazanım, malzeme tartım sürelerinin ayarlanarak daha iyi doğruluk ve kalite sağlanması ve üretim hızının artırılması oldu.

Şekil 1: 90’lardan kalma bir Kontrol Ünitesi

Dozaj hesabından daha fazlası

Nitelikli iş gücü geliştirmek ve bu iş gücünü elde tutmak her zaman zor olmuştur. SaaS uyumlu modern dozajlama sistemleri artık bulut üzerinden kontrol edilebilir. Bu, yapay zekâ tabanlı sevkiyat optimizasyonu ile birleştiğinde, merkezden dozajlama gözetimini sağlayacak ve tesis bazlı dozaj personeline olan ihtiyacı azaltacak veya tamamen ortadan kaldıracaktır.

Hazır beton kamyonunu tesisin bir uzantısı olarak görüp onu mobil bir üretim platformu olarak yeniden markalaştırmak mümkün olacaktır. Kritik ölçümler ve düzeltmeler yapabilen hava ölçüm sistemleri ve yerleşik dozajlama gibi önemli ilerlemeler, yolda giderken yapılabilir hâle gelmiştir. Gelecekteki dozajlama süreçleri, yolda taşınan betonun karakteristiklerinin dönüşleri bir sonraki üretilecek karışıma etki edecek şekilde ortaya çıkacaktır.

Planlanmamış gecikmeler son derece maliyetlidir ve mekanik veya elektronik arızalardan kaynaklanabilir. “Arıza onarım” en az maliyetli parça değiştirme yaklaşımıdır, ancak gecikmiş üretim, potansiyel mali ve itibar kaybı nedeniyle en maliyetli olanıdır. Önleyici bakım en pahalı yaklaşımdır, genellikle “kusursuz” bileşenleri değiştirir, ancak en güvenilir olanıdır. Yapay zekâ sayesinde, modern dozaj sistemleri, bu alanda en düşük maliyetli ve en güvenilir yaklaşım olan kestirimci bakımda önemli bir rol oynayabilir.

Yapay zekâ ile karışım optimizasyonunda da büyük ilerlemeler kaydedilmiştir. Yapay zekâ ile optimize edilmiş dozajlama süreçlerinin çok düşük hata payı ve SaaS bağlantısı ile birleştiğinde, kalite kontrolünü iyileştirmek, maliyetleri düşürmek ve karbonu azaltmak için dijital geri besleme döngüsü oluşturulabilir.

Roma mühendislerinden ve doğal puzolanlardan bu yana çok yol kat ettik. Modern teknoloji ile hazır betonun üretimi konusunda büyük ilerlemeler kaydediyoruz; bu sayede betonun maliyeti ve karbon ayak izi azaltılacak ve modern altyapıyı desteklemede daha da güvenilir hâle gelecektir.

Kaynak:https://concreteproducts.com/index.php/2024/08/20/batching-evolution-and-the-future/